Un nicho artificial preserva la inactividad de las células madre musculares y mejora su eficacia terapéutica.

El tejido muscular alberga una población de células madre musculares adultas (MuSC), que tiene una notable capacidad para regenerar el tejido original después de una lesión. Normalmente, estos MuSC residen en un estado inactivo, llamado inactividad. Sólo cuando se estimulan se despiertan, se activan y comienzan a proliferar para eventualmente reparar el tejido. Sin embargo, cuando se aíslan de su “hogar” nativo, llamado nicho, estas células pierden su potencial regenerativo, como cuando se cultivan en una placa de Petri. Esta pérdida de potencia representa una limitación para las terapias celulares. De hecho, cuando se intenta aislar las MuSC de un paciente para corregirlas, como en el caso de mutaciones genéticas que resultan en distrofias musculares, y luego reintroducir las MuSC corregidas en el cuerpo, ya no pueden regenerar el tejido de manera eficiente. Para superar este problema, decidimos reproducir este nicho en una placa de Petri. Con este fin, reunimos proteínas naturales que normalmente constituyen el nicho natural, fabricando fibras musculares diseñadas (EMF) que se ven y se comportan como naturales. También medimos y reproducimos el grado correcto de elasticidad de la fibra muscular para crear en estos EMF un "lecho" para las MuSC que permita que estas células permanezcan inactivas. Además, para respaldar este estado de reposo, generamos un caldo especial para cultivar MuSC en EMF. Para comprender qué moléculas eran necesarias para mantener esta inactividad, analizamos las MuSC inactivas individualmente, determinando qué genes estaban activos o inactivos y luego comparándolos con MuSC activadas individualmente. Luego creamos una inteligencia artificial (IA), basada en software de aprendizaje automático. Esta IA nos ayudó a reconocer el mejor recibo, entre todas las condiciones probadas, capaz de mantener MuSC aislados en su estado inactivo en los campos electromagnéticos. Cuando estas MuSC, modificadas genéticamente para emitir luz bioluminiscente, finalmente se trasplantaron en músculos de ratones inmunodeprimidos receptores, observamos de forma no invasiva la luz emitida. Los nichos artificiales fueron capaces de preservar la potencia de estas MuSC, en comparación con las MuSC cultivadas en una placa de Petri, lo que indica su mayor potencia. Finalmente, replicamos estos resultados con MuSC humanas. Primero generamos un nicho artificial humano, similar al murino. Luego, modificamos genéticamente las MuSC humanas introduciendo la misma proteína que emite bioluminiscencia. También en este caso, sólo cuando se mantuvieron en el nicho artificial, las MuSC humanas conservaron su potencia. De hecho, pudimos observar su crecimiento tras el trasplante en músculos de ratones receptores. Nuestros resultados sugieren que para mantener la potencia de las células madre aisladas de su tejido nativo, es importante imitar las condiciones bioquímicas y biofísicas, de modo que las células no cambien su comportamiento mientras se corrigen. Estas células madre corregidas pueden luego trasplantarse, para que puedan regenerar la estructura y función originales del tejido al que pertenecen. Además, nuestros estudios muestran que incluso una pequeña cantidad de MuSC se puede emplear cuando se mantienen en su estado de mayor potencial, como la inactividad como en el caso de las MuSC. Los nichos artificiales pueden sustentar terapias basadas en células madre para tratar trastornos que afectan al tejido muscular o, de manera similar, a otros tejidos.